浅析水泵安装高程复核

浅析水泵安装高程复核
作者：傅捷
来源：《科技视界》 2014年第15期
傅捷
（江苏省秦淮河水利工程管理处，江苏南京 210022）
【摘要】水泵安装高程是泵站设计建造时关键因素之一，它直接关系到厂房挖深，泵站
投资和水泵机组安全稳定运行。

因此要想安全高效的使用水泵就必须要对水泵的汽蚀情况与安
装高程进行充分的了解。

【关键词】水泵；汽蚀；安装高程
1 水泵汽蚀情况分析
汽蚀是由液体汽化引起的。

溶解于液体中的气体在局部区域形成汽泡或汽穴，当四周压力
升高时，汽泡被周围的压力压破，液流因惯性以极高的速度向中心挤压，对设备造成水力冲击，这种汽泡的产生、溃裂以及对过流表面产生的作用称为汽蚀。

叶片泵在工作时就会发生一定的
汽蚀现象。

根据研究资料显示，汽蚀产生的水锤冲击频率很高，每分钟可达几万次，并集中作
用在微小的金属表面上，瞬时局部压力可达几十至几百兆帕。

当叶轮或泵壳的壁面受到如此大
的压力时，会引起塑性变形和局部硬化，并产生金属疲劳现象，从而对叶轮与泵壳等部件产生
巨大的破坏性，很快会发生裂纹与剥落，以致金属表面呈蜂窝状的孔洞。

汽蚀的进一步作用，
可使裂纹相互贯穿，直到叶轮或泵壳断裂。

当水泵发生汽蚀现象时，除了对水泵产生物理损坏外，大量汽泡破坏液流的连续性，阻塞流道，增大阻力，使泵的性能曲线变坏，即流量-扬程曲线和流量-效率曲线都发生下降。

根据1994年对江苏45座大中型泵站共500多台水泵的的汽蚀破坏状况的专题调研，大部
分泵站水泵叶片都发生了不同程度的汽蚀现象，其中汽蚀面积最大的为皂河泵站，达到0.37m2，汽蚀深度最深的为江都四站，达到20mm。

在调研的45座大中型泵站中，发生Ⅲ级以上较严重
汽蚀的泵站比例占65.7%。

２水泵安装高程确定
水泵装置允许吸上真空高度是为保证叶片泵内部压力最低点不产生或仅产生微弱的对水泵
工作无危害的汽蚀时，在叶片泵进口处允许的最大真空度。

水泵汽蚀余量是指叶片泵在进口处，单位重量的水所具有的大于汽化压力的剩余能量，其大小换算到叶片泵基准面上，以mH2O表示。

根据水泵学计算公式，
3 水泵安装高程复核
根据以上条件对江苏省秦淮新河泵站水泵安装高程进行复核。

计算水泵汽蚀余量时，卧式
泵基准面为通过水泵轴线的水平面，而秦淮新河泵站水泵叶轮较大（直径为1.7m），叶片上下
存在一定高差。

叶轮上缘是水泵的最低压力点，叶片转动到该处时，最易发生汽蚀，所以在计
算装置汽蚀余量时，需同时考虑叶片高差对水泵安装高程的影响。

从该泵站运行水位组合表可知，抽引工况下进水侧（长江）设计水位为4.0m，最低水位2.5m；而排涝工况下进水侧（内河）设计水位为8.5m。

排涝工况下水泵的淹没深度远远大于抽引工况，因此水泵安装高程的复核计
算主要针对抽引工况。

（2）在抽引最大扬程工况下（叶片角度+0°），从原型水泵装置通用性能曲线上查得水泵临界汽蚀余量约为Δh临＝8.6m，取安全系数k=1.35，则允许汽蚀余量为Δh允＝1.35*8.6＝11.61m。

水泵安装高度H吸= -2.77m。

即要求水泵主轴中心线在最低水位以下2.77m，根据设
计水位组合，最大扬程时进水口水位为2.5m，淹没深度为1.5m，不满足要求。

如在抽引最大扬程工况下，将叶片角度调至0°，此时Δh临=7.5m，取安全系数k=1.35，则允许汽蚀余量为Δh允＝1.35*7.5＝10.13m。

水泵安装高度为H吸=-1.29m。

即要求水泵主轴中心线在最低水位以下1.29m。

此时进口最低水位为2.5m，淹深为1.5m，满足要求。

因此在低
水位高扬程引水工况下，为保证泵站安全稳定运行，应控制水泵叶片角度不大于0°。

4 结语
水泵在运行时是否发生汽蚀，是由水泵本身的汽蚀性能与装置的使用条件共同决定的，它
们之间的关系可由汽蚀基本方程式反映出来。

在安装水泵前应仔细计算水泵安装高度，最好再
加上至少一定的高度余量。

同时要充分考虑流量变化对允许汽蚀余量的影响，当水泵安装高度
已确定，且无法满足水泵安全运行条件时，应通过改变水泵的运行工况，减小水泵装置的允许
汽蚀余量，确保水泵的安全运行。

［责任编辑：王洪泽］。